蛋白質分子表面解析に基づく蛋白質-蛋白質相互作用予測法の開発

基于蛋白质分子表面分析的蛋白质-蛋白质相互作用预测方法的发展

• 批准号: 07J05006
• 负责人: 小川 裕子 (土屋 裕子)
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tokyo Medical and Dental University (2009)The University of Tokyo (2007-2008)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J05006/
• 关键词: 蛋白質-蛋白質相互作用解析; バイオインフォマティクス; 蛋白質立体構造; 蛋白質複合体構造予測; 蛋白質-蛋白質ドッキング; 蛋白質分子表面; 蛋白質間相互作用; 相互作用部位予測; 評価関数作成; 蛋白質相互作用予測

蛋白質-蛋白質相互作用の三次元での理解は、蛋白質機能を知る上で非常に重要である。蛋白質-蛋白質複合体の立体構造決定の難しさのため、複合体構造の予測法の開発が重要視されており、蛋白質-蛋白質ドッキング法は効果的な一手法と考えられている。ドッキング法では、少数の正解構造に類似する複合体モデル(真モデル)と多数の偽複合体モデルを発生する。そのため真モデルを選出する評価法が必要となる。本研究では、相互作用面における蛋白質分子表面上の物理化学的特徴(静電ポテンシャル、疎水性度)と表面形状の相補性度を基に真モデルと偽モデルを分離する評価法の開発を行った。まず初めに、解析に用いた異なる蛋白質間で形成されている複合体構造(74代表構造)が相互作用面の物性の相補性度から4グループに分類されることを確認し、それぞれに適した評価関数の定義を行った。複数の評価関数を用いた総合的な評価により、単一の評価法よりも高い正答率で真モデルを選ぶことが可能となった。蛋白質は実際には揺らぎを持つ生き物であるため、蛋白質-蛋白質相互作用の動的な理解も重要である。近年、計算機資源の向上により蛋白質複合体の動的特徴の網羅的解析も可能となってきた。そこで、蛋白質-蛋白質複合体と、構成蛋白質の単体状態での基準振動解析を行い、相互作用部位を構成する蛋白質原子の基準振動データから相互作用形成に関する動的な特徴解析を行った。その結果、74複合体構造は、3種の異なる動的特徴を持つ単体表面の組み合わせによって構成されており、その組み合わせ方法によって複合体における相互作用様式や相互作用面の形状などが異なることがわかった。現在、この知見を基に、複合体構造予測における真モデルと偽モデルの分離を、基準振動から得られる動的特徴を基に行う手法の構築を行っている。

对蛋白质蛋白相互作用的三维理解对于理解蛋白质功能非常重要。由于难以确定蛋白质 - 蛋白质复合物的三维结构，因此已经强调了预测复杂结构的方法的发展，并且蛋白质蛋白质对接被认为是一种有效的方法。对接方法生成复杂的模型（真模型）和许多类似于一些正确结构的伪复合模型。因此，需要选择真实模型的评估方法。在这项研究中，我们开发了一种评估方法，以基于物理化学特征（静电势，疏水性）在相互作用表面和表面形状的互补性中分离真实和错误模型。首先，我们证实，基于交互表面的物理性质的互补性，分析中使用的不同蛋白质之间形成的复杂结构（74个代表性结构）分为四组，并且为每个蛋白质的物理性质的互补性定义了评估函数。使用多个评估功能的全面评估使得可以选择具有更高正确答案率的真实模型，而不是单个评估方法。由于蛋白质实际上是在发抖的生物，因此对蛋白质 - 蛋白质相互作用的动态理解也很重要。近年来，计算机资源的改进使得可以全面分析蛋白质复合物的动态特征成为可能。因此，参考振动分析以蛋白质 - 蛋白质复合物和组成蛋白的单个状态进行，并根据构成相互作用位点的蛋白质原子的参考振动数据进行了相互作用形成的动态特征分析。结果，发现74复合结构由具有三种不同动态特征的单个表面组合组成，并且复合体中相互作用表面的相互作用模式和形状因组合方法而异。当前，基于这一发现，我们正在建立一种基于参考振动获得的动态特征，以复杂结构预测中分离的真和错误模型的方法。

项目成果

ヘテロダイマーの多様性:蛋白質複合体構造予測の研究から得られた知見

异二聚体的多样性：蛋白质复杂结构预测的研究结果

• 发表时间: 2008
• 作者: 小川(土屋)裕子;他
• 通讯作者: 他